专利名称：蒸汽计量智能积算仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及蒸汽计量数据的采集和处理装置，特别是一种速度式和差压式蒸汽流量计的蒸汽计量智能积算仪。
背景技术：
蒸汽作为二次能源，对其的准确计量具有重大的社会意义。现有的蒸汽计量，由于蒸汽计量数学模型的复杂性，大都采用查表方式或自拟合公式，或未采用最新国际标准的数学公式，计算精度差；或采用温度变送器、压力变送器、流量传感器(变送器)单独分开安装，再将各传感器集成到一起的方法进行计量，存在各输入量的转换误差，致计量精度差；或在实际偏离饱和蒸汽状态的情况下当作饱和蒸汽计量，只单独采用一个温度传感器或压力传感器，造成计量不正确，或结果输出为质量单位，作为结算单位，对于今后的发展趋势，不能满足以热量作为蒸汽的结算单位的情况。

发明内容
本实用新型的目的就针对已有的技术的缺点和不足之处，提供了一种蒸汽计量用的蒸汽计量智能积算仪。它可根据需求进行键盘按键设定操作，选择计量饱和蒸汽或过热蒸汽。当通过键盘选择输入端单独输入温度传感器T或压力传感器P的信号时，用于对饱和蒸汽的测量；当通过键盘选择输入端同时输入温度传感器T和压力传感器P信号时，用于对过热蒸汽的测量。它对蒸汽的流量、温度、压力实时采集、处理、显示和远传输出，可输出显示的量为有关的蒸汽参数温度、压力、密度、热焓、体积流量、体积总量、质量流量、质量总量、热量流量、热量总量，可提供传输的信号有与体积流量相对应的脉冲频率信号、4mA～20mA标准电流信号(二线或三线)、RS485数据通信接口、RF无线射频信号。
本实用新型的蒸汽计量智能积算仪，其特征在于主要由流量传感器Q、温度传感器T、压力传感器P和主机组成；主机电路是以单片机10为核心的单片机系统，其电路连接为供电电源电路20与各电路连接；显示屏11与和单片机10连接的显示驱动电路12连接(采用液晶显示驱动电路12和液晶显示屏11为佳)；流量传感器Q与主机上的流量信号处理电路5连接，流量信号处理电路5与主机的单片机10连接；压力传感器P与压力调理电路1连接、温度传感器T与温度调理电路2连接，压力调理电路1和温度调理电路2与多路开关3并接，多路开关3与和单片机10连接的运算放大器电路4连接；与单片机10连接的电路还有晶振电路6和键盘8(当通过键盘8选择输入端单独输入温度传感器T或压力传感器P的信号时，用于对饱和蒸汽的测量；当通过键盘8选择输入端同时输入温度传感器T和压力传感器P信号时，用于对过热蒸汽的测量。)。
本实用新型的蒸汽计量智能积算仪与现有技术相比具有以下优点系统一体化程度高，集成多个传感器，通过键盘8可选择选择输入端单独输入温度传感器T或压力传感器P信号，或选择输入端同时输入温度传感器T和压力传感器P信号，当输入端单独输入温度传感器T或压力传感器P信号时，用于对饱和蒸汽的测量；当输入端同时输入温度传感器T和压力传感器P信号时，用于对过热蒸汽的测量。整体具有很高的可靠性，能长期自动计量蒸汽，计量精度高，显示数据量大，可输出显示的量为有关的蒸汽参数温度、压力、密度、热焓、体积流量、体积总量、质量流量、质量总量、热量流量、热量总量；输出接口功能丰富，可提供传输的信号有与体积流量相对应的脉冲频率信号、4mA～20mA标准电流信号(二线或三线)、RS485数据通信接口、RF无线射频信号，便于上位机集中管理；为适应发展趋势，积算仪能计量热量。可以使用本积算仪进行长期在线连续计量，使蒸汽计量达到一个新的高技术水。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。


图1是本实用新型的蒸汽计量智能积算仪的电原理的电路框图。
图2是本实用新型的蒸汽计量智能积算仪的主程序流程图。
图中1.压力调理电路，2.温度调理电路，3.多路开关，4.运算放大器电路，5.流量信号处理电路，6.晶振电路，7.EEPROM存储器，8.键盘，9.硬件防死机电路，10.单片机，11.显示屏，12.显示驱动电路，13.脉冲频率输出电路模块，14.4mA～20mA电流输出电路模块，15.RS485数据通信电路模块，16.无线通信电路模块，17.外部24VDC电源，18.锂电池，19.电源管理电路，20.供电电源电路，Q.流量传感器，P.压力传感器，T.温度传感器。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的蒸汽计量智能积算仪，其特征在于主要由流量传感器Q、温度传感器T、压力传感器P和主机组成；主机电路是以单片机10为核心的单片机系统，其电路连接为供电电源电路20与各电路连接；显示屏11与和单片机10连接的显示驱动电路12连接(采用液晶显示驱动电路12和液晶显示屏11为佳)；流量传感器Q与主机上的流量信号处理电路5连接，流量信号处理电路5与主机的单片机10连接；压力传感器P与压力调理电路1连接、温度传感器T与温度调理电路2连接，压力调理电路1和温度调理电路2与多路开关3并接，多路开关3与和单片机10连接的运算放大器电路4连接；与单片机10连接的电路还有晶振电路6和键盘8(当通过键盘8选择输入端单独输入温度传感器T或压力传感器P的信号时，用于对饱和蒸汽的测量；当通过键盘8选择输入端同时输入温度传感器T和压力传感器P信号时，用于对过热蒸汽的测量。)。由于功能的需要，与单片机系统连接的硬件电路还包括EEPROM存储器7、硬件防死机电路9、脉冲频率输出电路模块13，4mA～20mA电流输出电路模块14，RS485数据通信电路模块15，无线通信电路模块16，外部24VDC电源17，锂电池18，电源管理电路19。
远传信号输出采用模块化电路设计，每种输出信号均采用一个单独的电路模块，根据需要可进行增减；输出电路采用光电隔离技术，从而大大提高系统的抗干扰性。
所述的蒸汽计量智能积算仪，其特征在于单片机10的程序的数据模型采用国际水和水蒸汽学会的“IAPWS水和水蒸汽热力学性质1997工业用公式”或简称“IAPWS-IP97公式”。在该积算仪的程序中，由于“IAPWS-IP97”公式计算的复杂性，采用IEEE754的四字节单精度浮点数格式进行加、减、乘、除、比较、数制转换等运算，程序模块化结构，清晰易懂、维护方便。
所述的蒸汽计量智能积算仪，其特征在于流量传感器Q为速度式流量传感器，其流量信号处理电路5的输出为脉冲频率信号与单片机10的计数器端口相连接，或流量传感器Q为差压式流量传感器，其流量信号处理电路5的输出为与差压值相对应的电压信号与主机的单片机10连接。
所述的蒸汽计量智能积算仪，其特征在于单片机可通过I/O口与脉冲频率输出电路模块13、4mA～20mA电流输出电路模块14、RS485数据通信电路模块15、无线通信电路模块16连接，方便与上位机的联网。
所述的蒸汽计量智能积算仪，其特征在于单片机系统供电采用电源管理技术，外部24VDC电源17和锂电池18与电源管理电路19并接，电源管理电路19与单片机系统供电电源电路20连接，当仅使用锂电池18供电时，通过电源管理电路19和单片机的程序控制管理，电源平均功耗不大于200μA，且当锂电池18供电电压低于3.6V，只要电池未完全耗尽，则单片机系统供电电源20供电电压维持在3.6V，保证了电路工作的可靠性。
所述的蒸汽计量智能积算仪，其特征在于单片机系统采用了硬件防死机电路9，当系统运行由于外部干扰或不可预知的因素出现死机时，由硬件电路强制复位后正常运行。
所述的蒸汽计量智能积算仪，其特征在于单片机系统采用EEPROM存储器7，在断电后能长期保存原有的数据，在上电后恢复。避免由于断电后的数据丢失。
所述的蒸汽计量智能积算仪，其特征在于所有电路均采用本质安全设计。采用限流供电方式，包括内部电池电源的限流供电、对各传感器的限流供电等措施，可有效保证仪表安全防爆。
本积算仪的核心部分是单片机10，其特点是I/O端口数量多，内部集成了很多外围功能如AD转换、UART等，微功耗，处理能力强等。单片机上电后根据外部晶振电路6的频率速度运行，温度传感器T和压力传感器P经各自信号调理电路后，通过单片机10控制多路开关3选通后进入运算放大器电路4先进行信号放大，再到单片机10的内部进行AD转换，流量传感器Q经流量信号处理电路5后与单片机10的I/O端口相连接。单片机10采集到各传传感器信号后进行运算，将结果输出显示，即通过与显示驱动电路12(采用液晶显示驱动电路为佳12)的接口，将数据显示到显示屏11(采用液晶显示屏11为佳)；当检测到无线通信信号时，即根据预定的通信协议通过无线通信模块16进行数据传输；当检测到外部24VDC电源17供电时，通过脉冲频率输出电路模块13输出脉冲，并自动判断是否有二线或三线的4mA～20mA电流输出电路模块14并输出，当通过RS485数据通信电路模块15通信口接收到数据时，通过RS485数据通信电路模块15根据通信协议进行数据传输；当程序由于不可预知的因素“跑飞”或“死机”时，单片机10上的硬件防死机电路9强制单片机复位以进入正常工作状态。当有外部24VDC电源17加入时，内部电池18自动切断供电以节省电能，如无外部24VDC电源17时，则内部电池18自动供电，当内部电池18在使用过程中慢慢地消耗而致电压降低时，电源管理电路19自动保持3.6V电压不变直至电池完全无输出电流，这样保证了单片机系统供电电源20的稳定。
权利要求1.一种蒸汽计量智能积算仪，其特征在于主要由流量传感器(Q)、温度传感器(T)、压力传感器(P)和主机组成；主机电路是以单片机(10)为核心的单片机系统，其电路连接为供电电源电路(20)与各电路连接；显示屏(11)与和单片机(10)连接的显示驱动电路(12)连接；流量传感器(Q)与主机上的流量信号处理电路(5)连接，流量信号处理电路(5)与主机的单片机(10)连接；压力传感器(P)与压力调理电路(1)连接、温度传感器(T)与温度调理电路(2)连接，压力调理电路(1)和温度调理电路(2)与多路开关(3)并接，多路开关(3)与和单片机(10)连接的运算放大器电路(4)连接；与单片机(10)连接的电路还有晶振电路(6)和键盘(8)；当通过键盘(8)选择输入端单独输入温度传感器(T)或压力传感器(P)的信号时，用于对饱和蒸汽的测量；当通过键盘(8)选择输入端同时输入温度传感器(T)和压力传感器(P)信号时，用于对过热蒸汽的测量。
2.根据权利要求1所述的一种蒸汽计量智能积算仪，其特征在于单片机系统供电采用电源管理技术，外部24VDC电源(17)和锂电池(18)与电源管理电路(19)并接，电源管理电路(19)与单片机系统供电电源电路(20)连接，当仅用锂电池(18)供电时，整机平均功耗不大于200μA。
3.根据权利要求1或2所述的一种蒸汽计量智能积算仪，其特征在于流量传感器(Q)为速度式流量传感器，其流量信号处理电路(5)的输出为脉冲频率信号与单片机(10)的计数器端口相连接，或流量传感器(Q)为差压式流量传感器，其流量信号处理电路(5)的输出为与差压值相对应的电压信号与主机的单片机(10)连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种蒸汽计量智能积算仪，其特征在于单片机(10)的程序的数据模型采用国际水和水蒸汽学会的“IAPWS水和水蒸汽热力学性质1997工业用公式”或简称“IAPWS-IF97公式”。
5.根据权利要求3所述的一种蒸汽计量智能积算仪，其特征在于单片机(10)的程序的数据模型采用国际水和水蒸汽学会的“IAPWS水和水蒸汽热力学性质1997工业用公式”或简称“IAPWS-IF97公式”。
6.根据权利要求1或2所述的一种蒸汽计量智能积算仪，其特征在于与单片机(10)系统连接的硬件电路还包括EEPROM存储器(7)、硬件防死机电路(9)、脉冲频率输出电路模块(13)，4mA～20mA电流输出电路模块(14)，RS485数据通信电路模块(15)，无线通信电路模块(16)。
7.根据权利要求3所述的一种蒸汽计量智能积算仪，其特征在于与单片机(10)系统连接的硬件电路还包括EEPROM存储器(7)、硬件防死机电路(9)、脉冲频率输出电路模块(13)，4mA～20mA电流输出电路模块(14)，RS485数据通信电路模块(15)，无线通信电路模块(16)。
8.根据权利要求4所述的一种蒸汽计量智能积算仪，其特征在于与单片机(10)系统连接的硬件电路还包括EEPROM存储器(7)、硬件防死机电路(9)、脉冲频率输出电路模块(13)，4mA～20mA电流输出电路模块(14)，RS485数据通信电路模块(15)，无线通信电路模块(16)。
9.根据权利要求5所述的一种蒸汽计量智能积算仪，其特征在于与单片机(10)系统连接的硬件电路还包括EEPROM存储器(7)、硬件防死机电路(9)、脉冲频率输出电路模块(13)，4mA～20mA电流输出电路模块(14)，RS485数据通信电路模块(15)，无线通信电路模块(16)。
专利摘要本实用新型涉及一种蒸汽计量智能积算仪，该积算仪主要由主机、流量传感器、压力传感器及温度传感器等组成一个整体系统。该积算仪系统一体化程度高，集成多个传感器，通过键盘8可选择输入端单独输入温度传感器T或压力传感器P信号，或选择输入端同时输入温度传感器T和压力传感器P信号，当输入端单独输入温度传感器T或压力传感器P信号时，用于对饱和蒸汽的测量；当输入端同时输入温度传感器T和压力传感器P信号时，用于对过热蒸汽的测量；并能自动对蒸汽计量数据的检测、计算、显示和信号远传。主要优点是计量精度高，工作可靠，微功耗。蒸汽作为二次能源，对蒸汽的准确计量具有深远的社会意义，同时具有很高的经济效益和社会效益。
文档编号G01D21/02GK2775613SQ20042005519
公开日2006年4月26日 申请日期2004年12月15日 优先权日2004年12月15日
发明者陶朝建, 叶朋, 李丕想, 叶波 申请人:浙江天信仪表有限公司